REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA EDUCACIÓN UNIVERSITARIA CIENCIA Y TECNOLOGÍA

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL

“RAFAEL MARÍA BARALT”

PROGRAMA INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA

PROYECTO INGENIERÍA EN MANTENIMIENTO MECÁNICO

CÁTEDRA: LABORATORIO DE FISICA.

Integrantes

JOSÉ MARTINEZ 22.085.507

JAIME URDANETA 20.332.441

ALBERT VANEGAS 18.370.846

YOELVIS ESPINOZA 23.716.053

BALMORE FARIA 25.952.096

MARELVIS HERNANDEZ 23.458.154

PROF: VELASQUEZ YORVIS

ALTAGRACIA, FEBRERO 2016

VELOCIDAD INSTANTÁNEA Y VELOCIDAD PROMEDIO

INTRODUCCIÓN

La velocidad promedio de una partícula se define como el cociente entre la

distancia total recorrida y el tiempo total que lleva viajar esa distancia:

Velocidad Promedio =Distancia total Tiempo total

La unidad del SI de la rapidez promedio, igual que la velocidad, también es

metros por segundo. Sin embargo, a diferencia de la velocidad promedio, la

rapidez promedio no tiene dirección, por lo tanto no lleva signo algebraico.

Conocer la velocidad promedio de una partícula no brinda ninguna información

acerca de los detalles del viaje.

Por ejemplo, suponga que usted tarda 8.0 h al viajar 280 Km. en su automóvil.

La rapidez promedio de su viaje es 35 Km./hr. Sin embargo, es probable que

usted haya viajado a diversas velocidades durante el trayecto, y la rapidez

promedio de 35 Km./hr resultaría de un número infinito de posibles variaciones

de rapidez.

La velocidad instantánea es aquella que tiene la partícula en un instante o en

un punto de la trayectoria. Es un vector tangente a la trayectoria en un punto.

La rapidez es la magnitud de la velocidad instantánea. La Velocidad promedio

es un valor útil. En este experimento podemos investigar la relación entre la

velocidad instantánea y la velocidad promedio. La velocidad promedio, puede

usarse para deducir la velocidad instantánea.

OBJETIVOS

Determinar la Velocidad Promedio y la Velocidad Instantánea

EQUIPOS A UTILIZAR

SUPLIDOR Y CONDUCTO DE AIRE PISTA DE AIRE

FOTOCÉLULA DESLIZADOR

SOPORTES

RECOMENDACIONES

1. Buena colocación de las fotocélulas, que deben estar perpendiculares al

deslizador.

2. Evitar una mala nivelación de la pista de aire.

3. Presurización de la pista.

4. Apagar el suplidor cuando no se utilice.

5. No permitir que el deslizador golpee el final de la pista.

6. Tener en cuenta la forma de soltar el deslizador.

7. No mover los cronómetros al momento de resetearlos.

8. Tener en cuenta la forma de colocar los cronómetros (ayudarse con el

deslizador).

9. Anote bien los datos y verifique con sus compañeros, y repita el

procedimiento de ser necesario, para que estos sea los más precisos posibles.

10. Realice el experimento con la mayor seriedad y responsabilidad posible,

para que el mismo tenga éxito y los resultados sean correctos.

PROCEDIMIENTO

1. Instalamos la pista de aire elevando un extremo de la misma con un soporte

de 1 a 2cm.

2. Elegimos un punto X cerca del centro de la pista de aire, en la escala métrica

sobre ella, medimos la posición de X y registramos este valor en la Tabla 1.1.

(Se sugiere usar 100 cm.)

3. Elegimos un punto inicial Xo para el deslizador cerca del extremo superior de

la pista y con un lápiz marcamos cuidadosamente este lugar en su escala

métrica, de esta manera podremos ubicar deslizador siempre en el mismo

punto. (Se sugiere usar 14,4 cm.)

4. Colocamos un cronómetro fotocelular y sus accesorios en puntos

equidistantes de X, anotamos la distancia entre las fotocélulas como D en la

tabla 1.1.

5. Colocamos el switch del cronómetro fotocelular en modo de medición

PULSE*.

6. Presionamos el botón RESET.

7. Sostenemos firmemente el deslizador en Xo y luego lo soltamos. Anotamos

este tiempo como t1. Este es el empleado por el deslizador al pasar a través de

ambas fotocélulas.

8. Repetimos los pasos 6 y 7 por lo menos 4 veces y anotamos los tiempos

como t2, t3, t4 y t5.

9. Repetimos los pasos 4 al 9 disminuyendo D en 10 cm aproximadamente de

forma equidistante.

10. Continuamos disminuyendo D en intervalos de 10 cm. Para cada valor de D

repetimos los pasos del 4 al 8.

* Los modos de uso del cronometro fotocelular pueden variar de acuerdo a

nuestra necesidad, existen varios modos posibles de medición del tiempo con

este equipo:

PULSE: Es un modo en el cual la fotocélula se activa cuando se

interfiere en ella y se detiene cuando se vuelve a interferir pero en el otro

censor auxiliar, por lo que sirve para medir el tiempo que tarda un móvil en

recorrer la distancia que hay entre las dos fotocélulas.

GATE: o modo compuerta, se activa cuando es interferido el láser de la

fotocélula y se detiene cuando deja de ser interferido, por lo que sirve para

medir la distancia que tarda un objeto en pasar por la fotocélula, por lo que la

distancia del objeto es la variable que falta para determinar la velocidad.

DATOS Y CÁLCULOS

1. Para cada valor de D, Calculamos el tiempo promedio de t1 a t5. Anotamos

este tiempo como Tm.

2. Calculamos Vm= D / Tm. Esta es la velocidad promedio del deslizador entre

las dos fotocélulas. La misma debe calcularse para cada valor de D con

respecto a Tm.

3. Graficamos Vm contra D, y con D sobre el eje X.

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

Tm = t1 + t2 + t3 + t4 + t5

5

DATOS Y RESULTADOSGrafica para calcular Vinstantanea

Ecuación de la Velocidad Instantánea

Cálculos

Vi=

Vi=

ΔD

ΔT

Df-Do

Tf-To

20cm-0

0,292s-0Vi1= = 68,493cm/s

(40-20)cm

(0,292-0,626)sVi2= = 59,880cm/s

(60-40)cm

(0,943-0,626)sVi3= = 63,091cm/s

(80-60)cm

(1,277-0,943)sVi4= = 59,880cm/s

(120-80)cm

(2,009-1,277)sVi5= = 54,644cm/s

TABLA1.1Tiempos Medidos, Velocidades Promedios y velocidades instantánea

D(cm) t1(s) t2(s) t3(s) t4(s) t5(s) Tm(s) Vm(cm/s) Vi(cm/s)

120 2,008 2,009 2,011 2,011 2,010 2,009 59,731 54,644

80 1,277 1,275 1,277 1,277 1,279 1,277 62,646 59,880

60 0,943 0,944 0,944 0,943 0,945 0,943 63,626 63,091

40 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 0,626 63,897 59,880

20 0,292 0,292 0,292 0,292 0,292 0.292 68,493 68,493

Nota: Se recomienda usar 3 cifras significativas para obtener resultados más

exactos

Gráfico 1.1

Chart Title

Series1

POST-LABORATORIOPreguntas

1. ¿Cuál de las velocidades promedio que usted midió nos da el valor más próximo a la velocidad instantánea del deslizador cuando pasa a través del punto X?

La velocidad del aire dentro del laboratorio pudo influir en la medición de la distancia y el tiempo. Sostener el objeto de estudio con un lápiz y luego soltarlo para iniciar el experimento influyó en la medición del tiempo. La temperatura del ambiente en el laboratorio era muy baja pudo afectar la observación de los estudiantes al momento de medir las variables. No se verificó el suministro de aire del suplidor.

2. ¿Puede usted extrapolar sus datos para obtener un valor más aproximado a la velocidad instantánea del deslizador cuando pasa a través del punto X? Desde sus datos recolectados estime el máximo error que usted espera.

Para saber la velocidad real (instantánea) del móvil en un tiempo determinado, debemos tomar el límite del cociente entre el desplazamiento e intervalos de tiempo, con éstos tendiendo a cero, Es decir, la velocidad instantánea es el límite de la velocidad media cuando el intervalo de tiempo es muy pequeño. Por lo tanto siempre es necesaria la velocidad media para calcular la instantánea

3. En los ensayos para determinar una velocidad instantánea, ¿Qué factores (tiempo exacto, objeto que está siendo medido, tipo de movimiento) influyen en la exactitud de las mediciones? Discuta como cada factor influye en el resultado.

En el ensayo para determinar la velocidad instantánea influyen mucho la

manera de el lanzamiento, el aire del laboratorio puede influir con la prueba, ya

que puede afectar en la pista

4. ¿Cree usted que existan más formas de medir la velocidad instantánea directamente o es la velocidad instantánea un valor que siempre debe ser inferido a través de las mediciones de la velocidad promedio?

Si atreves de un medidor como los que traen lo carros

Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones del Experimento 1

Al determinar la relación entre la velocidad promedio y la velocidad instantánea nos damos cuenta que la velocidad instantánea puede ser calculada obteniendo experimentalmente la velocidad promedio. Tenemos que tomar en cuenta los factores que influyen en el movimiento a analizar para que nuestros cálculos sean más precisos. Colocar de manera correcta los datos en los correspondientes ejes, permite obtener una mayor precisión Nos familiarizamos con la realización de gráficas y toma de datos.

Recomendaciones del Experimento 1

Se recomienda minimizar los factores que influyen en el experimento. Graduar la temperatura del ambiente en el laboratorio. Verificar el suministro de aire en el suplidor.

CINEMATICA SOBRE UN PLANO INCLINADO

INTRODUCCION

En esta practica ud. podrá investigar como la velocidad de un objeto varia

cuando esta sometido a una aceleración constante. El objeto es una bola

rodando en una rampa inclinada.

En lugar de una investigación usual de la velocidad como función del tiempo,

ud. medirá la velocidad como una función de la distancia q ha recorrido la bola

desde el punto de inicio.

O BJETIVO

Estudiar como varía la velocidad de un objeto, sometido a una aceleración

constante.

EQUIPO A UTILIZAR

BOLA (aproximadamente de 1.8 cm. de diámetro).

RAMPA (con canal U de aproximadamente 50 cm. de largo y 1 cm. de

ancho para los lados).

CRONÓMETRO FOTOCELULAR BOLA

El objeto que es una esfera, rueda sin deslizar hacia abajo por una

rampa inclinada. Colocando la esfera en posiciones iniciales diversas, se

monitorea el tiempo en que la esfera llega a la posición final y se calcula la

rapidez final.

RECOMENDACIONES PARA LA PRÁCTICA Nº 2

1. Buena colocación de la fotocélula.

2. Tenga cuidado de no mover la fotocélula al momento de macar con la esfera.

3. No mover los cronómetros al momento de resetearlos.

4. Utilice cuidadosamente las esferas para que sea mas preciso los datos.

5. Tener en cuenta la forma de soltar la esfera, y trate que sea de manera

uniforme.

6. Anote bien los datos y verifique con sus compañeros, y repita el

procedimiento de ser necesario, para que estos sea los más precisos posibles.

7. Realice el experimento con la mayor seriedad y responsabilidad posible,

para que el mismo tenga éxito y los resultados sean correctos.

ACTIVIDADES:

Adquirir valores de tiempo.

Construir un gráfico de velocidad en función de la posición.

Adoptar un sistema de referencia.

Regraficar hasta obtener aproximadamente una recta (Figura 1).

Encontrar a partir de dicho gráfico, que relación matemática existe entre

la velocidad de un objeto sobre un plano inclinado y la posición.

Utilizar la ecuación

Vf=X/tm

Donde:

X: es la distancia de lanzamiento

Tm: en el tiempo promedio. 

Figura 2.1

Variar la inclinación del plano.

PROCEDIMIENTO

1. Instale el aparato como se muestra en la siguiente figura.

2. Mueva la bola lentamente a través de la fotocélula. Determine el punto en el

cual la bola dispara por primera vez el cronometro fotocélula, este es el punto

en el cual el LED en la parte superior de la fotocélula enciende, marque este

punto con un lápiz a un lado del canal.

Determine ahora el punto en el cual la bola dispara nuevamente el cronómetro,

y marque también este punto.

Mida la distancia entre estas marcas y registre esta distancia como ∆d.

Determine el punto medio de este intervalo, y márquelo con un lápiz a un lado

del canal.

3. Coloque el cronómetro fotocelular en el modo GATE y presione RESET.

4. Mueve la bola a un punto situado a 5 cm del punto medio hallado

anteriormente. Mantenga la bola en esta posición y sobre la canal, use para

ello una regla o un bloque de madera.

Suelte la bola para que se mueva a lo largo de la rampa y a través de la

fotocélula.

Anote la distancia recorrida (desde el punto de inicio al punto medio) y el

tiempo (t1) en la tabla 2.1.

5. Repita la prueba 3 veces de tal forma de obtener 4 tiempos, tome el tiempo

de los valores medidos. Anote sus resultados en la tabla.

6. Mueva la bola a las posiciones 10, 15, 20,…, 40 cm desde el punto medio y

repita con cada nueva distancia los pasos del 3 al 5.

DATOS Y CÁLCULOS

1. Para cada distancia medida desde el punto medio de la fotocélula, calcule la

velocidad final de la bola dividiendo ∆d por su tiempo promedio.

2. Grafique velocidad contra distancia, con la distancia en el eje horizontal.

3. Si la grafica no es una línea recta (como podría no serlo), manipule los datos

matemáticamente y grafique nuevamente hasta tanto tenga una línea recta. Por

ejemplo trate graficando distancia como función de v ½, v2, 1/v, etc.

Gráfica

velicidad final

velicidad final

TABLA 2.1

X (cm) t1 (s) t2 (s) t3 (s) t4 (s)Tm (s)

Vfb(cm/s)

=X/Tm

50.040 0.039 0.03

90.039 0,039 128,205

100.028 0.028 0.02

90.028 0,029 344,827

150.023 0.023 0.02

30.023 0,023 652,173

200.020 0.020 0.02

00.020 0,020 1000

250.018 0.018 0.01

80.018 0,018 1388,888

300.017 0.017 0.01

70.017 0,017 1764,705

35 0.015 0.015 0.015

0.015 0,015 2333,333

POSTLABORATORIO

1. De su gráfica, ¿Cuál es la relación matemática entre la velocidad de un objeto sobre un plano inclinado y la distancia que ha recorrido desde su punto de inicio?

Que se forma casi una recta conrespecto a los ejes X y Y

2. Las ecuaciones estándar para el movimiento con una aceleración constante (partiendo del reposo) incluye: x = “½ at2” y “v = at” elimine t de estas ecuaciones para determinar la relación existente entre x y v. Usando el resultado y su gráfico, ¿puede ud. determinar la aceleración de una bola que rueda hacia abajo en plano?

Si por medio de una grafica distancia vs velocidad y analizándola

3. De su respuesta a la pregunta uno, escriba la ecuación del movimiento para la aceleración de la bola, dando su posición como función del tiempo. ¿Por qué las ecuaciones de movimiento están mayormente expresadas en función del tiempo en lugar de una simple relación de posición a velocidad y aceleración?

Ya que el tiempo es tan fundamental, porque con este se mide la reacción del

objeto en movimiento en un tiempo, ya que sería difícil analizar la velocidad y

aceleración sin una pausa

4. ¿El modelo matemático encontrado está relacionado con alguna información previa de clase o lectura que haya realizado?

Si

5. ¿Qué fuentes de error se presentan en el trabajo práctico?

La fuente de error más resaltante es la intervención humana durante el

desarrollo de la practica

Conclusiones y Recomendaciones

Conclusión del experimento 2

En el plano inclinado todo cuerpo se desplaza con una misma aceleración uniforme sin importar su masa y cuanto mas inclinado el plano sea, mayor será la aceleración. Cuando dejamos caer la bola sobre el plano inclinado, esta cae con rapidez creciente Comprobando asi que se trata realmente de un movimiento uniformemente acelerado, experimentando aceleración constante. Es más fácil reconocer las relaciones matemáticas entre dos variables cuando se representan en un gráfico, que cuando se muestran como conjuntos de números. Por esta razón resulta importante poner los datos en forma gráfica a medida que vamos tomándolos.

Recomendaciones del experimento 2

Se recomienda efectuar la prueba con la mayor de las cautela ya que el menor cambio al soltar la bola podría afectar las pruebas

VELOCIDAD DE UN PROYECTIL

INTRODUCCIÓN

El movimiento de proyectiles adiciona una nueva dimensión a los

experimentos con aceleración lineal. Una vez que el proyectil está en

movimiento, su aceleración es constante y en una sola dirección, hacia abajo.

Pero, cuando el proyectil es disparado verticalmente, hacia arriba o hacia abajo

el tiene una velocidad inicial con una componente perpendicular a la dirección

de la aceleración. Esta componente de la velocidad, puesto que es

perpendicular a la fuerza de gravedad permanece invariable. El movimiento de

proyectiles es por tanto una superposición de dos tipos de movimiento

relativamente simples aceleración constante en una dirección y velocidad

constante con dirección perpendicular.

En este experimento se determinará directamente la velocidad inicial de

un proyectil; usando la polea de la fotocélula y también estudiando el

movimiento de el proyectil.

VELOCIDAD DEL PROYECTIL

Para determinar la velocidad del proyectil se utilizan dos métodos: uno

mide la cantidad del movimiento del proyectil, el otro calcula el tiempo

requerido para que el proyectil cubra una distancia concreta. El péndulo

balístico y el péndulo de cañón se utilizaron para medir la cantidad de

movimiento del proyectil, pero tales mecanismos se sustituyeron por máquinas

más baratas y seguras que trabajan sobre los principios de segundo método.

El método balístico fue desarrollado hacia 1743 por Robins. El principio

del péndulo balístico radica en la transferencia de la cantidad de movimiento de

un proyectil con masa pequeña y alta velocidad, a una masa grande con una

velocidad resultante baja.

El péndulo balístico consiste en una enorme plancha de hierro a la que

se emperna un bloque de madera para recibir el impacto del proyectil; el

péndulo se suspendía de un eje horizontal. Al ser golpeado por el proyectil, el

bloque retrocedía en un cierto arco que podía ser medio con facilidad.

Conociendo el arco de retroceso y las masas de proyectil y del péndulo, podía

calcularse la velocidad del proyectil.

Gracias al segundo método, la velocidad del proyectil se determina

midiendo el tiempo que tarda en recorrer una longitud conocida de su

trayectoria; para este propósito se han diseñado numerosas máquinas.

EQUIPO A UTILIZAR

CRONÓMETRO FOTOCELULAR

BOLA Y VARA METRICARAMPA

RECOMENDACIONES PARA LA PRÁCTICA Nº 3

1. Buena colocación de la fotocélula.

2. Tenga cuidado de no mover la fotocélula al momento de macar con la esfera.

3. No mover los cronómetros al momento de resetearlos.

4. Utilice cuidadosamente las esferas para que sea mas preciso los datos.

5. Tener en cuenta la forma de soltar la esfera, y trate que sea de manera

uniforme.

6. Evite pisar o marcar el papel, para evitar la mala lectura de los resultados.

7. Realice con cuidado las medidas de las distancias.

8. Establecer una posición exacta donde se va a colocar el papel carbón y

verificar que siempre este en el mismo lugar.

9. Colocar una hoja milimetrada debajo del papel carbón para saber con

exactitud la distancia que hay entre las marcas.

10. Anote bien los datos y verifique con sus compañeros, y repita el

procedimiento de ser necesario, para que estos sea los más precisos posibles.

11. Realice el experimento con la mayor seriedad y responsabilidad posible,

para que el mismo tenga éxito y los resultados sean correctos.

PROCEDIMIENTO

1.- Instale el aparato de manera que el Balin ruede hacia abajo por la rampa y

sobre la mesa, pasando entonces a través de la fotocélula e interrumpiendo el

haz de luz.

2.- Sujete una pieza de papel al suelo. Determine el punto en el cual el balin

dispara el cronómetro, este es el punto en el cual el LED enciende, y márquelo

sobre el papel. Determine también el punto en el cual el balin dispara,

nuevamente el cronómetro, y marque también este punto. Mida la distancia

entre ambas marcas,. Reubique la rampa como en el paso 1.

3.- Use el balin para determinar, en la parte de abajo, el punto donde la misma

deja la mesa después que ha rodado por la rampa. Mida la distancia desde el

piso hasta la parte superior de la mesa, en el punto donde la bola abandono

ésta, anote este valor como dy.

4.- Para medir la posición donde la bola tocará el piso después que rodó a

través de la rampa, coloque un papel carbón sobre el mismo. El impacto de la

bola dejará una marca para el propósito de nuestra medida.

5.- Coloque el cronómetro fotocelular en el modo GATE. Coloque el Balin en el

punto de inicio sobre la rampa. Marque este punto para repetir el recorrido

comenzando siempre en el mismo sitio. Mantenga el balin en esta posición

usando una regla. Presione el botón RESET. Suelte el balin para que se mueva

a lo largo de la rampa y a través del cronometro. Anote este tiempo en la tabla

dx = Vo*t ; dy = ½*a*t2

Distancia vertical

dy =97,4cm

Promedio distancia horizontal

dx =60.5cm

Velocidad horizontal (experimental)

6.- Repita el proceso cuatro veces más, comenzando en el mismo punto, anote

estos tiempos en la tabla.

7.- Mida la distancia desde el punto directamente debajo de la rampa hasta la

marca donde la bola toca el piso. Anote estas distancias en la tabla.

DATOS Y CÁLCULOS

a. Calcule el promedio de sus distancias y tiempos medidos. Anote estos

valores en su tabla. Anote la distancia promedio como dx.

b. Divida Δd entre su tiempo promedio para determinar Vo, la velocidad de

la bola justo antes de dejar la mesa.

c. Determine la velocidad horizontal de la bola usando las ecuaciones para

movimiento de proyectiles, y usando sus valores medidos para dx y dy.

Donde “a” es la aceleración de la gravedad (9,8 m/seg2).

d. Compare los dos valores para Vo. Anote estos dos valores y el

porcentaje de diferencia.

DATOS Y CÁLCULOS

TABLA 3.1.

Distancia vertical

dy =97,4cm

Promedio distancia horizontal

dx =60.5cm

Velocidad horizontal (experimental)

Conclusiones y Recomendaciones

Conclusiones del Experimento 3

PRUEBA TIEMPO DISTANCIA

1 0.010 46.3+11.5

2 0.011 46.3+11.5

3 0.010 49.4+11.5

4 0.010 51+11.5

5 0.011 52+11.5

PROMEDIOS 0,010 dx: 60.5

Vo (PROM) 6050

Se corroboró tras haber tomado los datos que se cometen ciertos errores que

pueden estar dados tanto por las condiciones del medio físico como por falta de

pericia del experimentador. Se realizo y describió experiencias donde los

movimientos ocurren en un determinado espacio y tiempo, involucrando el

mundo donde se desenvuelven, con el fin de adquirir un dominio en el manejo

de conceptos y ejemplos para posteriormente incorporar dichos conocimientos

en la resolución de problemas y así desarrollar ideas básicas del movimiento.

Recomendaciones del experimento 3

Se recomienda fijar bien la hoja blanca con en papel de carbón , asegurarse de tomar bien las medidas y fijar bien la fotocélula